Cortical atrophy in chronic subdural hematoma from ultra-structures to physical properties
慢性硬膜下血肿的皮质萎缩：从超微结构到物理性质
原文地址
PMID:36854960
DOI: 10.1038/s41598-023-30135-8
虽然一些理论试图阐明慢性硬膜下血肿(Chronic subdural hematoma, CSDH)病理生理学机制，但是CSDH的机制复杂，目前仍是未知的。本研究对190例单侧CSDH患者的皮质萎缩与190例健康对照进行回顾性分析。为了评估皮层萎缩的程度，利用CT扫描图像建立了一个指标，即3个脑池的最大直径之和与颞叶水平的颅骨最大直径的比值。此外，本研究首次报道了使用免疫组化和透射电镜技术相结合的CSDH包膜的超微结构分析。相对皮质萎缩指数(Relative Cortical Atrophy Index, RCA指数)是指3个脑池(岛叶脑池、最大纵裂和穹隆处脑沟)最大直径与颞骨内部距离的总和。该指标在健康对照组中与年龄强相关，在CSDH患者中与手术前后血肿最大直径和中线移位呈正相关。相反，它与卡氏评分(Karnofsky Performance Status, KPS)呈负相关。受试者工作特征下面积(Area Under the Receiver Operating Characteristics, AUROC)显示，RCA指数有效地将病例与对照组区分开来。免疫组化分析显示，CSDH内膜中新生的CD - 31阳性微血管的数量高于外膜中CD34阳性微血管的数量。超微结构显示慢性炎症状态主要存在于CSDH内膜。综合这些结果，本研究得到了CSDH的病因模型。皮质萎缩似乎是触发级联跨内皮细胞过滤、炎症、包膜形成和新生血管，并导致CSDH形成的因素。
与年龄相关的生理性皮质萎缩，被称为正常脑衰老(Normal Brain Ageing, NBA)，其导致大脑结构的变化，而无神经状态的临床变化。慢性硬膜下血肿(Chronic Subdural Hematoma, CSDH)对人群有广泛的影响，在老年人群中，每年的发病率估计在每10万人中1.72%至20.6%之间。这一趋势与人口预期寿命的延长有关。CSDH的临床表现是可变的，取决于血肿的占位效应。发病症状包括头痛、精神状态改变、偏瘫、步态障碍直至昏迷。钻孔引流术似乎是最常用的手术方案，结果通常是有利的。然而，脑膜中动脉栓塞是CSDH的治疗手段之一。随着时间的推移，出现了一些理论来解释CSDH的病理生理学，并且在CSDH的治疗中必须考虑一些临床因素。特别是血管生成、纤维蛋白溶解和炎症相关的潜在病理生理过程对于开发潜在的药物治疗至关重要。
不同的研究分析了CSDH包膜的超微结构。此外，其他超微结构研究强调了膜的独特方面，称为“外膜”和“内膜”。然而，对于CSDH的“外膜”和“内膜”，目前尚无系统的免疫组化研究。我们的研究旨在通过将临床资料与CSDH '外膜'和'内膜'的免疫组织化学和超微结构分析相关联，评估皮质萎缩的程度是否与CSDH的发展有关。我们的研究带来了新的多学科证据，解释了皮层萎缩是CSDH形成的病理生理学触发因素的机制。
研究队列和纳入标准
本研究比较了190例单侧CSDH患者(CSDH组)和190例健康志愿者(对照组)的皮质萎缩。回顾性随机纳入2018年1月至2021年12月就诊于罗马萨皮恩扎大学第一附属医院的患者。对照组纳入标准包括既往无神经系统疾病、慢性肾衰竭(分期＞II)、严重心力衰竭、肝硬化、器官移植、严重脱水、酒精中毒、药物滥用、类风湿性关节炎、狼疮和中枢神经系统感染性疾病。(1)健康对照组在这一特定随访期间(2018年1月至2021年12月)未报告任何神经外科或神经系统疾病。年龄＞40岁，平均年龄63岁。新诊断为单侧CSDH，行钻孔开颅手术及引流的患者纳入CSDH组，纳入的患者无重要合并症，ASA评分≤II，未接受抗血小板和/或抗凝治疗。双侧硬膜下血肿、已知诊断为痴呆、缺血性和出血性卒中、脑实质和蛛网膜下腔出血、脑积水、脑肿瘤、其他神经系统疾病以及抗凝血和抗血小板治疗的患者排除在CSDH组之外。排除复发的CSDH患者。从CSDH组中，在知情同意的情况下，随机纳入20名患者进行硬膜下“外”和“内”血肿膜分析，随机抽取并使用光学显微镜、透射电镜和免疫组织化学技术进行分析。“内膜”是在血肿清除后脑组织回弹后获取。当由于钻孔的直径小或血肿清除后脑实质没有/再扩张不良，手术视野能见度较差时，收集该组织可能是一个复杂的过程。完全切除内膜是不推荐的，因为有损伤包膜下组织的风险，并增加术后癫痫发作的几率。
相对皮质萎缩指数
我们从年龄相关的皮质萎缩与脑池增大相关的观察中提出了RCA指数的概念。在水位CT测量脑池的最大直径是一种准确、重复性好、易于临床应用的指标。该指标的参数取自Chrzan等人的研究。为了充分描述萎缩现象，已经确定了三个容易发现的脑池。利用轴向CT扫描图像测量血肿对侧半球皮层萎缩的评估参数。
RCA指数为对侧大脑半球岛叶池宽度(IC)、前侧纵裂宽度(FI)、穹隆处脑沟最大宽度(SW)与颞骨内最大距离(TB)的总和(mm)，以客观测量脑皮质萎缩程度。RCA指数(mm)=（FI+IC+SW）/TB。该指标能够有效地表征皮层萎缩的程度，图1。
在对照组中，通过健康对照组的脑CT计算RCA指数，该对照组在2018年1月至2021年12月期间没有出现任何神经系统疾病。年龄及其与RCA指数的相关性也在该组中进行了评估。有症状或日后会出现神经系统疾病的受试者被排除在外。
在CSDH组患者中，评估术前血肿最大直径(PreMD)和术后30天、90天最大血肿直径(PostMD)。30天KPS、发病症状和合并症。在本研究中，术后30天最大直径大于10mm或中线移位大于5mm的硬膜下血肿视为复发。
CSHD的病因模式
皮层萎缩引发恶性循环的机制导致血肿的形成，并改变硬膜下和蛛网膜下腔之间的流体动力学和压力平衡，但尚不完全清楚。因此，基于临床、免疫组织化学和超微结构的发现，建立了基于皮质萎缩的CSHD形成的病因模型。
有必要在蛛网膜下腔-脑-脊髓系统中建立压力平衡的流体动力学模型(图2)。我们使用的脑脊髓系统模型的流体动力学是由Benninghaus等人提出的。该模型在评估蛛网膜下腔-脑-脊髓系统在CSHD和常压脑积水等疾病中的依从性时具有重要作用(图2)。这种蛛网膜下腔室颅脊髓系统压力分布的流体动力学模型是为了解释皮层萎缩触发级联导致CSDH形成的机制而开发的。
光学和透射电子显微镜工作流程：详见原文。
免疫组织化学实验方法：详见原文。
统计分析：详见原文。
RCA指数的内部验证：回顾性病例对照临床分析
对照组
为了验证RCA指数，对其在对照组中的分布进行了评估。这一验证步骤对于皮质萎缩是至关重要，意味着这个指数也可以在一般人群中量化。已知与皮质萎缩有关的变量是年龄，这两个变量之间的强相关性提示RCA指数能充分描述皮质萎缩的程度。我们计算了对照组中RCA指数的频率分布，如表1所示。
对照组RCA指标频率的参数分析呈正态分布。该指标具有参数化趋势，在平均值附近分布为0.137，标准误差值为0.003，置信区间在0.130和0.143之间。对照组描述性分析的分布和参数是连续的，数值以平均值为中心。平均年龄为62.98岁(STD 19.15 STD . Error 1.33)，与RCA指数呈正相关，Pearson相关系数为0.850 P = 0.001(表2)。RCA指数与年龄参数的相关性尤其显著。
在对照组中，RCA指数与年龄呈线性相关(R Square 0.722, Std. Error of the Estimate 0.023)(图3)。年龄与RCA指数(均方0.28,F 487.64, P= 0.001)的简单单因素回归分析模型提示两者呈线性关系。残差的标准回归分析(0.040≤预测值≤0.199;均值= 0.137;标准差= 0.038)，在零附近均匀分布(−0.062≤残差值≤0.092;均值= 0.000;标准差= 0.023)，且呈正态分布。对照组RCA指数与患者年龄线性相关，具有统计学意义。这表明用于计算指数的参数有效地描述了皮质萎缩，因为它与年龄密切相关。回归分析和回归标准化残差可以认为，RCA指数的趋势与年龄呈线性关系，如图3所示，具有较强的统计学意义。
CSDH组
CSDH组由74名女性和116名男性组成，平均年龄为78.56岁，其中89名为左侧CSDH, 101名为右侧CSDH。术前KPS平均58.16分，MDPreop平均22.99mm，术前移位平均8.96mm。(平均术后KPS为86.63)，MDPost 30d为10.68 mm (MDPost 90d为4.39 mm，而术后30d的中线移位为3.31 mm，术后90 d的中线移位为1.88 mm(表2)。
Pearson相关分析显示，CSDH组RCA指数与年龄 (r = 0.512;p = 0.001)、MD Preop (r = 0.286;p = 0.001)和MD Post 30 (r = 0.283;p = 0.001) 呈正相关，与术前KPS (r =−0.255;p = 0.001)和KPS PostOp (r =−0.334;P = 0.001) 呈负相关。多变量分析显示RCA指数与MDPost 30d(均方67.211;F 64.956;Sig. 0.001)，与MDPost 90d(均方15.317;F 3.167;Sig. 0.001)， post 30d移位 (F 237.319; Sig.0.001)。采用单因素方差分析建立多因素回归模型，分析RCA指数对KPS PostOp、MDPost 90、MDPreop、MDPost 90、Shift pre、年龄、KPS PreOp、MDPost 30、Shift post 30的影响。该线性回归模型具有显著的统计学推理(F14.479和P0.001)。对模型中各变量的分析如表3所示，与参数Age (P = 0.001)、MDPost 30 (P = 0.007)、pre 移位(P = 0.002)、post 30d移位 (P = 0.001)、KPS PreOp (P = 0.013)具有较高的相关性。
残差呈均匀分布且正态分布，通过标准回归分析验证了模型的有效性。本组分析认为，RCA指数与术前最大血肿直径及术后30、90天的血肿直径呈正相关。因此，该参数与术前中线移位及术后中线移位减少有关。最终，该参数与患者术前KPS呈负相关。
对照组与CSDH组比较
我们比较了对照组和CSDH组的RCA指数值，表4。两组间RCA指数差异有统计学意义(F = 22.18, P = 0.001)。均一性T检验(T = 9.6)证实两组间有显著统计学差异(P = 0.001;标准误差差0.004)。考虑到两组间差异的显著性，我们评估RCA指标是否与ROC曲线进行比较，图4。ROC曲线下面积(AUROC)为0.749(标准误差= 0.025;渐近Sig. = 0.001;95%可信区间:下界= 0.701，上界= 0.798);提示RCA指数在检测CSDH患者中是可靠的。我们研究的参数可以有效地从健康对照中识别出患者。
形态学观察
免疫组化
使用组织化学三色染色的组织学检查显示硬膜下血肿的外膜和内膜的纤维化成分有相当大的增加(图5)。
CD31、CD34免疫组化染色观察血管分布。CSDH内膜中血管成分CD31阳性表达率明显高于CD34阳性表达率。硬膜下血肿周围外膜和内膜的组织学改变见图6。除纤维化外，还有明显的毛细血管新生，CD31+ (B, E)，其分布在数量(增加)和排列(C, F)方面与CD34+血管不同。由两名病理专家在免疫组化切片上进行双盲评估。
光学显微镜
慢性硬膜下血肿的包膜由粘附硬脑膜的外膜和蛛网膜一侧的内膜组成。光镜分析(图7)表明，外膜由紧密而大的胶原纤维束构成，严格排列和交织，周围是成纤维细胞、毛细血管和宏观毛细血管(A)。内膜胶原纤维松散交织，可见成纤维细胞、平滑肌细胞、肥大细胞等多种细胞类型。与外膜的外观相比，细胞的排列更加规则(B)。在面对血肿腔的内膜一侧，可见各种大小毛细血管及宏毛细血管增多。此外，与内膜的深层相比，胶原蛋白网络显示出非常混乱的结构。面对血肿腔的这部分内膜可见大量红细胞浸润(C, D)。
透射电镜
CSDH的外膜分析
外膜(图8)主要由长形或扁平的成纤维细胞组成，细胞核呈卵圆形，染色质小而浓缩。这些细胞的细胞质中含有典型的细胞器，如粗面内质网，常表现为扩张的囊泡、游离核糖体、高尔基体、线粒体和脂滴。还观察到微泡和多泡体(A, B)。观察到大量的胶原纤维在斜方向和垂直平面上走行(C)。胶原纤维呈典型的交叉带状轴向周期性，长度为64 nm。同时观察毛细血管和宏观毛细血管。内皮细胞具有大胞泡和多泡体(D)。
CSDH内膜分析
面对血肿腔的内膜(图9)的特征是存在疏松的胶原纤维网络，其中存在几层形状不规则的细胞，类似于硬脑膜边缘细胞层，几乎平行于内膜表面。红细胞也可见于细胞间的细胞外基质中。细胞细胞核不规则，细长，边缘有异染色质凝聚。部分可见核仁。胞质内可见肿胀的线粒体、扩大的内质网、大量的小泡和多泡体(A)。蛛网膜细胞对面的内膜部分的超微结构外观与上述其他部分非常相似。细胞长形，细胞核不规则，边缘可见异染色质凝集；细胞质内可见大量细胞器，如线粒体、颗粒内质网、高尔基体、微泡、多泡体等(B-D)。还观察到散在的类似平滑肌细胞的梭形细胞(B)。它们的细胞质大部分被主要指向细胞长轴的微丝占据。可见致密小体、小窝和中断的基底膜样物质。
内膜的一个共同超微结构特征(图10)是细胞核不规则的大细胞，染色质边集，核仁明显(A)。在细胞质中检测到大量的细胞器，如颗粒内质网、线粒体、多泡体、游离的多核糖体和大量的微泡(100 nm ~ 1µm) (B)。部分细胞内粗面内质网囊泡明显扩张;扩张的囊泡呈离散的电子致密，可能是由于管腔内存在分泌物质，并且核糖体稀疏分布。近内质网囊泡扩张，线粒体肿胀(C、D)。
内膜的另一个常见超微结构特征(图11)是在内膜的细胞外基质中，存在分解的细胞、纤维蛋白网络、血液色素沉着、红细胞和许多其他膜颗粒，如凋亡小体、微粒、微囊泡和外泌体(A-C)。此外，在细胞外基质中观察到炎症细胞、巨噬细胞和经常脱颗粒的嗜酸性粒细胞(D)。
在面对血肿腔的内膜部分常见到大量的毛细血管(图12A)。检测到的毛细血管有不同的直径大小(最大直径为20 ~ 30µm)，含有多个电子密度的血小板(照片中未显示)和浓缩红细胞。内皮细胞(B)核大，外形不规则，表面微绒毛短，基底膜经常不连续。它们的细胞质富含游离核糖体、胞浆小泡和肿胀的线粒体；多泡体的存在也经常被检测到(C)。周细胞(D)在大小、形状和电子密度方面变化显著。它们具有更高的分支，细胞质延伸与邻近的周细胞接触;胞质内可见游离核糖体和胞饮小泡，颗粒状内质网常扩张。最后，非常有趣的是，在观察到的大多数毛细血管中，内皮细胞和周围周细胞之间的空间中存在许多微囊泡和外泌体(E)。
临床研究
与正常脑老化相关的皮质萎缩可定义为皮质蛛网膜池增宽。此外，内部和外部脑脊液(CSF)间隙的同时增大是衰老生理过程的特征。Jang等人的研究表明，脑容量下降＞50 cm3是CSDH术后复发的独立预测因素。此外，Yang等将皮质萎缩定义为脑脊液体积除以颅内间隙体积的%比值[脑脊液(CSF)体积与颅内间隙(ICS)体积:A = 100 × vol (CSF)/vol (ICS)]，并得出皮质萎缩与CSDH的发生相关，且在65岁后风险增加。其他作者认为脑容量减少是一个预后因素。目前尚不清楚脑容量减少是否与皮质或皮质下萎缩有关，以及导致CSDH形成的发病机制。年龄相关性皮质萎缩是一种与痴呆无关的准生理现象。
本研究中用来描述皮质萎缩的参数是FI、IC和SW的总和，它们表示与TB最大颞内直径相关的皮质池体积的增加。在描述这种现象时，不考虑单个脑池的直径，而是考虑它们与颅骨直径相关的总和，这被证明是非常有用的。RCA是描述颅骨皮质池增大的指标，CSDH组RCA明显增高。分析表明，脑皮质池相对于颅骨大小的增大是诱发因素。该参数可能同时是术后30 d和90 d CSDH最大径和术后30 d中线移位的病因学因素和独立预后因素。基于脑池大小与颅骨内径相关的RCA指数显示，在健康受试者(对照组)和CSDH患者中，皮质萎缩程度均与患者年龄具有显著相关性。在我们的研究中，与痴呆无关的皮质萎缩似乎是引发病因级联的生物物理现象的触发器。这使我们得出结论，CSDH与池大小的过度增加有关。RCA与PreMD、PostMD均呈正相关。与术前KPS、术后KPS呈负相关。
考虑到我们的观察结果，头部创伤是一种促发事件，通过促进出血和建立局部区域炎症过程加速正在进行的变性过程。它经常导致CT扫描的表现，发现血肿，而不涉及它的形成。许多作者研究了颅顶的侧不对称，以解释CSDH中侧的定位和患病率。顶叶隆起处的顶叶区是最常见的部位，其次是额叶区。这与颅顶曲率的增加和曲率半径的减小有关。皮质萎缩导致的皮质蛛网膜池扩张在弯曲度(K = 1/r)较大的区域(顶叶和额部)有特别的影响。在这些区域，由于其解剖结构，蛛网膜池形成较低的表面张力。由于皮质萎缩，最大弯曲区域的蛛网膜池变宽(Monroe-Kellie学说)有利于液体从蛛网膜下腔流向硬膜下腔。这一过程导致脑脊液在硬膜下间隙中的数量增加，并在血肿出现之前形成水瘤。当硬膜下腔隙的压力小于蛛网膜下腔隙的压力时，脑实质才会被压迫。
免疫组化和超微结构观察
免疫组织化学
CD31和CD34免疫组化染色显示，在慢性硬膜下血肿内膜中，CD31阳性的血管成分较CD34阳性的血管明显增多。CD31和CD34是血管和基质组织中众所周知的祖细胞标记物。CD31又称血小板内皮细胞粘附分子-1 (PECAM-1或CD31)，是一种著名的内皮细胞标记物，是血小板粘附和聚集的关键因素。CD31在细胞增殖、凋亡、迁移和细胞免疫中发挥作用。CD34是一种细胞表面糖蛋白，是一种细胞间粘附因子。它还可以介导造血干细胞附着于骨髓的细胞外基质或直接附着于基质细胞。表达CD34的细胞(CD34+细胞)通常作为造血细胞存在于脐带和骨髓中，或存在于间充质干细胞、内皮祖细胞、血管内皮细胞中，但不存在于淋巴细胞(胸膜淋巴细胞除外)中。
Nanko等人在之前的研究中使用抗CD31抗体鉴定了CSDH外膜上的微血管密度。通过比较CD31和CD34抗体在内膜和外膜中所获得的结果，我们的组织化学观察表明，内膜中新生的CD31阳性血管的数量高于外膜中CD34阳性血管的数量。CSDH内膜中CD31阳性血管多于CD34阳性血管可能与内膜试图促进原有水瘤的'包围和吸收'有关。相反，本研究在电镜水平观察到，CSDH内膜中新形成的血管增加，这也可能与缺氧和VEGF因子表达有关，导致脆弱和高渗透性微血管过度发育。新形成的血管可能先于脱落，导致CSDH的发展和扩大。如Rauff et al.所示，新生血管通过重组基质纤维在基质中前进，并在基质中引起大的变形。此外，新形成的血管分泌蛋白水解酶并释放基质结合的细胞因子。因此，我们有理由认为，新生的微血管(特别是硬脑膜边缘细胞周围的新生微血管)可能会形成一个阻力较低的区域，随后，脱落导致CSDH腔周围的外膜和内膜慢慢形成。
透射电镜法
CSDH外膜的超微结构显示成纤维细胞扁平，周围有大量的胶原纤维网络。此外，如既往报道，还观察到毛细血管和微毛细血管。在基质和内皮细胞中可见微泡和多泡体。它们的存在与疾病中的病理作用密切相关，并作为炎症反应的关键调节因子。
CSDH内膜的超微结构结果显示，在疏松的胶原纤维网络细胞外基质中，存在典型的排列整齐的硬脑膜边缘细胞，清楚地证实了内膜起源于硬脑膜和蛛网膜在自然剪切线中的机械分离，如Haines所描述的那样。所有观察到的CSDH内膜有几个标准特征，一些在文献数据中已描述，另一些在文献数据中未发现。之前在CSDH内膜中检测到疏松的结缔组织基质，类似硬脑膜边缘细胞的细胞，细胞碎片、纤维蛋白和纤维蛋白样物质，以及细胞外基质中嗜酸性粒细胞和巨噬细胞。平滑肌细胞在内膜的存在也有以前的报道。
本文还首次报道了在CSDH内膜中观察到的新的有趣的超微结构: (A)存在带有扩张的粗面内质网、肿胀的线粒体和自噬小体的非常大的细胞；(B)细胞外基质中存在大量凋亡小体、微囊泡和外泌体；(C)硬脑膜边缘细胞胞质内存在多泡小体；(D)主要位于面对血肿腔的内膜的新生不规则扩张微血管的存在；(E)在观察到的大多数毛细血管中，内皮细胞和周围周细胞之间的空间中存在大量的微囊泡和外泌体；(F)内皮细胞中存在多泡体。
粗面内质网扩张，伴随多聚核糖体脱颗粒、分解，导致多聚核糖体游离在细胞质中，可能是内质网氧化应激的标志，通过激活未折叠蛋白反应(unfolded protein response, UPR)，抑制新蛋白翻译，对细胞功能产生显著影响。大量观察表明，粗面内质网应激可在不同病理条件下引发炎症。此外，线粒体肿胀和随之而来的功能障碍也显著参与了几种与氧化应激相关的人类疾病的发病机制。
细胞外基质中存在细胞外囊泡和外泌体，以及硬脑膜边缘细胞和内皮细胞的细胞质中存在大量多泡小体，也可能与促进内皮功能障碍和炎症相关，这一点已经在其他几种疾病中得到证实。此外，Gao等49的研究结果也非常有趣，表明CSDH患者血肿来源的外泌体通过miR-144-5p促进异常血管生成并抑制血肿吸收。
Kawano和Suzuki19已经描述了CSDH内膜中平滑肌细胞的存在，正如这两位作者所提出的，平滑肌细胞也可能与慢性炎症相关。此外，在阻塞性肺疾病中，新的实验证据表明氧化应激诱导的线粒体功能障碍与平滑肌重塑相关，进一步加强了这一假说。
总之，在我们对CSDH内膜的研究中，超微结构的观察强调了慢性炎症状态的存在，这可能是血肿形成的原因，同时伴有轻微的创伤事件。值得注意的是，另一项实验研究表明，随着年龄的增长，与炎症、氧化应激和神经毒性相关的蛋白质在脑血管中的表达增加，而微血管系统的变化是导致大脑衰老过程中这些变化的原因。很可能，硬脑膜边缘细胞的活化导致它们进入一种纤维增生状态，在这种状态下，硬脑膜下液中有高浓度的ⅰ型和ⅲ型胶原的前胶原前肽，由此形成血肿的外囊和内囊，导致血肿的积聚。人CSDH外膜中成纤维细胞的活化和CSDH内皮细胞中STAT352的活化，以及相关胎盘生长因子(PlGF)和血管内皮生长因子(VEGF)的过表达被一种高亲和力的可溶性VEGF受体-1 (sVEGFR-1)拮抗，这导致血肿液中的浓度显著高于血清。高水平的PGE2浓度也被认为反映了硬脑膜和外膜中COX-2表达活性的增加。炎症的激活、膜的形成、血管生成和纤溶过程决定了CSDH的进展。嗜酸粒细胞趋化因子-3 (Eotaxin-3)参与CSDH的形成和生长，在CSDH液中发现Eotaxin-3诱导嗜酸粒细胞进入外膜，导致TGF-b升高。此外，高水平的炎症因子与复发和分层CSDH显著相关。
慢性硬膜下血肿的病因假说
硬脑膜由5层紧密的胶原、成纤维细胞和黏多糖基质中的弹性纤维组成，通常被认为是一种各向同性材料，弹性模量为70±44 MPa，抗拉强度为7±4 MPa，最大应变为11±3%，最大力为21±18 N。硬脑膜和蛛网膜之间存在一个虚拟空间，因为这两层是连续的。蛛网膜是一种无血管膜，由胶原蛋白和弹性纤维组成，在许多地方有不同的厚度，由几层细胞形成。它的外层硬脑膜较光滑，而其最内侧的小梁出现以连接蛛网膜下腔。蛛网膜最内层的胶原是蛛网膜网状细胞层，由排列松散的细胞组成，这些细胞由桥粒锚定在蛛网膜屏障细胞层的内层。由于紧密的细胞间连接，这些细胞对脑脊液是不渗透的。一个明显连续的基底膜将蛛网膜网状细胞层与蛛网膜屏障细胞层分开。沿蛛网膜网状细胞层的内表面还有另外一层扁平的分支细胞，称为蛛网膜边界细胞层。
根据门罗-克里氏学说，脑实质体积、脑脊液体积和颅内血容量的总和是恒定的。皮质萎缩的脑实质体积减小由皮质池增宽代偿，而皮质下萎缩则由脑室腔增宽代偿。笔者认为皮质萎缩是CSDH的首要病因，而皮质下萎缩是正常血压性脑积水(NPH)的首要病因，见图13。
NBA生理老化导致的脑萎缩是由皮质蛛网膜池接收的CSF量增加代偿的。这导致皮质池的扩大，以增加蛛网膜的表面张力。超顺应性增加了通过蛛网膜的脑脊液流量和蛛网膜下腔的脑脊液量。这导致硬膜下间隙压力增加，硬膜边缘细胞层与蛛网膜外表面之间的距离增加。这种现象在顶叶和额部隆起水平至关重要，在那里皮质的最大曲率存在，由蛛网膜发展的最大表面张力较低。这一现象导致水瘤的形成，水瘤是由蛛网膜过滤的脑脊液集合，由于硬膜下间隙的压力小于皮质蛛网膜下腔的压力，因此通常对脑实质没有压迫作用。这两个区域的力量之间的关系逆转会导致脑实质受压。然而，水瘤形成导致CSDH的理论仅适用于慢性硬膜下血肿，不能解释在许多情况下，急性硬膜下血肿经保守治疗后如何转变为CSDH，这些病例可以表现为亚急性血肿，其中皮质萎缩可能通过不同于慢性血肿的机制发挥作用。这一现象也解释了在皮质下萎缩导致的正常血压脑积水中，额角和枕角最大曲率区域的脑脊液室管膜重吸收增加，图13。
表面张力导致在顶骨和额骨的初级曲率区域较低，因为在这些区域(顶骨和额骨的曲率半径)曲率半径较小。顶长测量结果大于额长，而顶弯半径和顶角度小于额骨。因此，蛛网膜在颅蛛网膜下腔系统的内部压力下所能产生的最大表面张力在最大顶和额曲率区域较小，在顶骨水平，两者之间的最大表面张力也较小。这解释了CSDH的解剖分布，因为低表面张力促进了脑脊液通过蛛网膜的通透性。
此外，皮质萎缩导致硬脑膜与蛛网膜平面之间的间隙增大，尤其是在穹隆水平。此外，蛛网膜的扩张会增加其表面张力并平衡脑脊液内部压力。这一过程导致积液层缓慢形成，具有脑脊液样密度，很少对邻近的实质和蛛网膜池扩大产生压迫作用。硬脑膜-蛛网膜界面分离，皮质蛛网膜池内脑脊液容积增加，导致硬膜下水瘤的形成。蛛网膜具有钠钾ATP酶和ENaC离子通道。同时，ENaC通道位于蛛网膜下腔，这些通道调节脑脊液在该界面的周转。
位于蛛网膜下腔的桥静脉扩张。局部内皮介导的一氧化氮(NO)和其他血管扩张剂的释放导致血管壁内平滑肌细胞的松弛和管径管腔的扩大和扩张被视为整个血管对机械或化学刺激作出反应的整体现象。
与桥静脉壁破裂伴有急性或亚急性硬膜下出血的情况不同，慢性硬膜下血肿会迅速出现显著的神经功能缺损，而在水瘤形成后，血管壁发生机械性扩张，从而出现血细胞和血清滴入。这种扩张解释了血肿形成的时间可能超过2-3个月。随着硬脑膜边缘细胞(DBCs)的激活和局部炎症状态，新生膜的形成包围了血肿，阻碍了血液和炎症细胞与蛛网膜下腔表面的直接接触。在伴有快速严重出血的急性和亚急性硬膜下血肿中，血液及其降解产物直接损伤蛛网膜，并伴有与癫痫发作相关的快速严重神经功能缺损。在慢性硬膜下血肿中，血细胞通过桥静脉壁缓慢过滤，而对桥静脉壁无严重损伤，DBCs的激活和炎症状态设法包围血肿，避免对蛛网膜的直接损伤。在这种情况下，神经功能缺损是缓慢和进行性的，与压迫有关，众所周知，往往在压迫消失后完全消退。它基本上对软组织有质量效应，不会造成损伤和直接损伤。在这一点上，即使是轻微的创伤，也有助于从硬脑膜各层之间的硬脑膜血管进入血细胞和炎性细胞的蛛网膜漏出液。
硬膜下内膜的形成与硬膜边缘细胞活化有关，其纤维弹性结构是该层细胞的胶原沉积所致。此外，这些细胞产生的细胞因子激活了局部炎症过程。炎症导致血管舒张，并自我推动集合形成相当大的规模，并对实质产生压缩作用。然而，血清-血液-炎症性集合的内容物从未直接接触蛛网膜平面，因为它被内层血肿膜隔开。此外，皮质萎缩时硬脑膜内层与蛛网膜平面之间的间隙，由于偏离蛛网膜平面而导致缺氧现象。缺氧导致VEGF过度表达，继而出现新生血管现象，血管口径和走行不规则。
血肿内膜保护蛛网膜平面，蛛网膜平面既不受刺激也不受侵犯，只是被压缩和移位。这解释了神经功能缺损在后撤术后恢复非常快的原因 (图14)。
基于临床、超微结构和免疫组化结果，我们对CSDH的病因学假设表明，皮质萎缩是导致CSDH形成的跨内皮细胞滤过、炎症级联反应和新生血管生成的触发因素。
临床观察表明，在健康对照中，用RCA指数测量的皮质萎缩与年龄强相关。本分析中使用的指数有效区分了病例和健康对照。皮质萎缩是术前、术后CSDH最大径及术前、术后中线移位的预测因素。因此，与患者术前KPS呈负相关。
免疫组化结果显示CSDH内膜中新生的CD-31阳性微血管数量多于外膜，提示CSDH生长过程中血管生成过程的激活与缺氧刺激下VFGT的产生有关。缺氧导致VEGF过度表达，继而出现管径不规则的新生血管和膜状新生血管。超微结构观察显示CSDH内膜存在慢性炎症状态，这可能是血肿形成的主要原因。
该转化模型阐明了皮质萎缩作为CSDH形成的病理生理学主要触发因素的机制，并确定了决定其缓慢和进行性生长的恶性循环。同时，阐明了CSDH的具体解剖部位、发病时间、临床症状和相关的神经学意义。
联系客服
